WO2019042504A1 - Fahrwagen zum befördern und positionieren eines flugzeugbauteils - Google Patents

Fahrwagen zum befördern und positionieren eines flugzeugbauteils Download PDF

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WO2019042504A1
WO2019042504A1 PCT/DE2018/200079 DE2018200079W WO2019042504A1 WO 2019042504 A1 WO2019042504 A1 WO 2019042504A1 DE 2018200079 W DE2018200079 W DE 2018200079W WO 2019042504 A1 WO2019042504 A1 WO 2019042504A1
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aircraft component
trolley
aircraft
positioning
trolley according
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PCT/DE2018/200079
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Inventor
Werner Lotz
Klaus Apel
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Fft Produktionssysteme Gmbh & Co. Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
    • B64F5/50—Handling or transporting aircraft components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F5/00—Designing, manufacturing, assembling, cleaning, maintaining or repairing aircraft, not otherwise provided for; Handling, transporting, testing or inspecting aircraft components, not otherwise provided for
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/10—Aligning parts to be fitted together
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/01—Aircraft parts

Definitions

  • the invention relates to a vehicle for transporting and positioning an aircraft component, in particular a fuselage segment, with a chassis and an aircraft component receiver arranged on the chassis.
  • Support systems for positioning components such as turbines, are known, for example, from EP 1 378 448 A1.
  • a hexapod is disclosed for positioning an aircraft turbine on an aircraft wing.
  • supply vehicles for aircraft from DE 38 35 519 C2 are known.
  • EP 2 939 931 A1 discloses a partially automated production of aircraft components.
  • US Pat. No. 8,468,674 B2 discloses a device for preferably automated supply of an assembly zone disclosed for fuselage sections of an aircraft with structural components in multi-shell construction.
  • US 2012/0 011 693 A1 discloses a method, a device and a computer program for carrying out a production process.
  • US 2017/0239706 A1 discloses a method for producing one-piece flow wings.
  • US 2018/0126447 Al discloses an apparatus and method for distributing resources.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • the object is achieved by a carriage for transporting and positioning an aircraft component, in particular a fuselage segment, with a chassis and arranged on the chassis first aircraft component recording, wherein the first
  • Aircraft component recording has two, three, four or more parallel kinematics devices, in particular hexapods, which are set up such that a first aircraft component arranged on the hexapod can be positioned in itself and / or in external structures.
  • a vehicle instead of an assembly line, a vehicle can be used, which transports the components from one workstation to the next workstation.
  • a carriage can position large components, which are for example several meters long, in relation to external structures.
  • a twist can be used to compensate for dimensional inaccuracies.
  • a "vehicle” is a vehicle that is used in particular in a production hall, for example, such a vehicle can be moved by means of unsprung retractable hard rubber rollers, thus reducing the influence of a suspension on the positioning of the aircraft component on rails and the like can be realized.
  • the carriage comprises in particular a chassis on which in particular Hexapodingngestelle are arranged.
  • Both the carriage and the chassis can be designed to be pivotable, so that the aircraft component can be oriented differently.
  • the aircraft component or the fuselage segment can be pivoted from one position to another position.
  • This pivoting can in particular be designed such that pivoting angles of, for example, 180 ° can be realized, wherein, in particular, a stepwise adjustment can be realized. This can facilitate certain work steps. In the event that the carriage is pivoted, this is done in particular in relation to the hard rubber rollers.
  • the pivoting can also be realized by means of a parallel kinematics device housing frame.
  • the term "transporting" an aircraft component includes, in particular, the transport from one workstation to another workstation, for example, frames can be automatically inserted into the aircraft component at a station, whereupon, after completion of the carriage, a joining station is operated Frames are welded by industrial robots to the aircraft component.
  • the "positioning of an aircraft component” comprises, on the one hand, the positioning of the aircraft component in space in relation to other structures, but also twisting, twisting, bending or bending of the aircraft component Aircraft component according to the required
  • a centering receiver which is arranged on an aircraft component, can be separated downstream from the process, so that the centering receiver does not realize any weakening of the structure.
  • An "aircraft component” is in particular a fuselage segment and in particular also includes aircraft components and subcomponents such as horizontal stabilizers or vertical stabilizers.
  • a "fuselage segment” is a segmented part of a sub-fuselage, and typically six of these parts are joined together to form a completely closed sub-fuselage.
  • the “chassis” provides a platform to which, for example, the wheels of the trolley and the aircraft component mounting are attached.
  • the "first aircraft component receiver”, as well as other aircraft component holders referred to hereinafter, are in particular holders or racks which receive an aircraft component and in particular a fuselage segment
  • this can be done by panning, be realized for example by swiveling the chassis or trolley.
  • an aircraft fuselage half-shell, which was manufactured in a lateral position are pivoted, so that subsequently by means of a ceiling crane from above a corresponding fuselage half shell can be placed.
  • the alignment and positioning of these fuselage halves can then be done by the parallel kinematic devices.
  • a hexapod is a special form of a
  • Parallel kinematic machine which has six legs of variable length.
  • the typical construction of such a hexapod allows movement in all six degrees of freedom (3 translational and 3 rotational). Due to the parallel arrangement of the drives, hexapods have a better payload to deadweight ratio compared to serial robots. In addition, these can be set decided by means of an appropriate control or regulation, so that the aircraft component can be imprinted the corresponding position.
  • the carriage has second aircraft component receiver and / or a third Aircraft component recording and / or more
  • Aircraft component recordings wherein the second aircraft component recording and / or the third
  • Has hexapods or have, which are each arranged such that a to the
  • aircraft components can be processed at once.
  • a processing e.g., friction welding,
  • Friction stir welding gluing, folding, and riveting, or other end-to-end or detachable bonding.
  • Embodiment is that several aircraft components, which are each located in one of the aircraft component recordings, are joined together to form a larger aircraft component.
  • three of the same size Fuselage segments are positioned and arranged to each other such that they form a half-sump segment.
  • the carriage can in turn drive to the joining station, where the components are connected to each other there.
  • the "driving" also includes a guided linear method on rails, wherein, similar to a conveyor belt, stations arranged one behind the other can be approached.
  • the carriage may be a landing aircraft component or more
  • Parallel kinematics devices are arranged / positioned to this "fixed" arranged aircraft component.
  • the carriage is set up such that the positioning takes place by means of a regulation and / or iteration, wherein in particular a position determination of an aircraft component or of several aircraft components takes place visually and / or mechanically.
  • Parallel kinematics devices can be connected and correspondingly released again
  • a "cup” is a cup-shaped structure usually made of elastic material, which is pressed by a negative pressure to a smooth surface.For this purpose, especially when mounting a cavity, surrounded by elastic material, pressed and the previously contained air, for example by the The resulting pressure of the surrounding medium on the hollow body exerts a force, in particular, the achievable suction force is proportional to the pressure difference, so that the napfformige structure is designed according to the requirements.
  • the truck has retractable rollers.
  • unsprung hard rubber rollers can be used. These can impart movement to the trolley by means of a drive.
  • Under retractable is understood in the present also wegklappbar. It is essential that the wheels do not form contact with the ground.
  • the trolley can have uprights and the trolley be designed such that when retracted roles of the trolley is stationary on the stanchions.
  • the stanchions can be realized for example by hollow spars in which the rollers are fed centrally.
  • an existing trolley in an automated production line can be used in that the trolley has an autonomous navigation system, which is set up together with the trolley so that an autonomous trolley is realized.
  • the carriage Used navigation data of an indoor navigation system, the carriage can be moved to a few millimeters exactly.
  • a first coarse positioning takes place, in particular, by means of this navigation system, while the parallel kinematics devices of the aircraft component recordings are then used in particular for fine adjustment and thus for positioning.
  • "Indoor navigation systems" can for example be based on Wi-Fi technology, or the information of several different navigation techniques can be used to increase the accuracy.
  • positioning sensors may, for example, be optical sensors, such as, for example, stereoscopic cameras or laser scanning devices, which query, for example, position markers and thus determine the spatial distance to the external structure or the other aircraft components.
  • a control and / or control can be controlled or regulated by means of this according to the distance another positioning.
  • a feedback of a measured value takes place.
  • the positioning sensor system may also employ other technologies, such as ultrasound technologies or radar technologies, wherein substantially Room data or position data are determined.
  • the positioning sensor system can also use the navigation data of an indoor navigation system.
  • the carriage can have a e ck recognition device.
  • a (control) computer can also be set up in such a way that component expansions, for example of the aircraft component, are taken into account.
  • component data of the construction of the aircraft component and possible tolerances when dodging the trolley can be taken into account.
  • a robot in particular a joining robot can be arranged on the carriage, so that a locking or a joining can be realized.
  • the carriage is assigned a docking station, so that the carriage can be supplied with electrical and / or pneumatic energy.
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • FIG. 1 is a schematic representation of the
  • FIG. 3 shows the carriage of Figure 1 with a first aircraft fuselage segment and Figure 4 opposite carriages, each three to one
  • a carriage 101 has a chassis 102 and bottom-mounted unsprung hard rubber tires (not shown). On the chassis 102 are Hexapodinggestelle 113 arranged. These
  • Hexapod pick-up racks are designed to be pivotable in an alternative, so that by means of a servomotor aircraft fuselage segments can be pivoted.
  • the arrangement of the Hexapodinggestelle is designed such that laterally to the carriage 101 aircraft fuselage segments and in particular a fuselage half segment are attachable.
  • Three hexagonal rows of hexapods are attached to the hexapod housing rack.
  • Three juxtaposed hexapods form a first component receptacle 103, a second component receptacle 105 and a third component receptacle 107.
  • Three suction cups 111 are arranged on each of the hexapods 109.
  • the hexapods of the second component receptacle 105 are replaced by fixed suction cups 111 arranged on the hexapod receptacle 113.
  • the first component receptacle 103 and the second component receptacle 107 position by means of the hexapods 109 fuselage segment segments arranged thereon in relation to an aircraft fuselage segment segment (331) fixedly arranged on the second component receptacle.
  • costs can be saved.
  • the second component receptacle 105 should have received a first aircraft body segment 331 by means of the suction cups 111.
  • the first Component receptacle 103 and the third component receiving 107 also provided with fuselage segment segments.
  • the three fuselage segment segments are arranged by means of an evaluation of the positioning marks to each other such that a fuselage semi-segment 337 forms.
  • This fuselage semi-segment is moved by means of the trolley 101 in a bulkhead station (not shown).
  • the carriage 101 has x-y centering pins 115, which with associated holes (not shown) of the
  • Aircraft body segments 331, 333, 335 correspond. This supports positioning in this embodiment.
  • Aircraft fuselage semi-segments introduced and performed cutting steps (drilling) robot assisted. Subsequently, the carriage 101 moves with the aircraft fuselage half segment and the incorporated frames, stringers and other components to the joining station, where welding robots, riveting robots and machines join the frames, stringers and other components to each other and to the fuselage segment segments by means of welding, gluing and riveting. Fix joining robots?
  • Aircraft fuselage half segments are brought to each other. Subsequently, by means of the hexapods 109, any component tolerances are compensated by positioning, so that a dimensionally precise aircraft sub-hull is formed.
  • the aircraft fuselage half segments are measured with a camera system in the room. In addition, a laser measurement takes place, wherein markings are arranged on the fuselage half segments. If the positioning is not yet optimal to comply with required tolerances, a new positioning and subsequent measurement takes place. This is repeated until the desired component quality is given.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrwagen (101) zum Befördern und Positionieren eines Flugzeugbauteils, insbesondere eines Rumpfteilsegments, mit einem Fahrgestell (102) und einer an dem Fahrgestell angeordneten ersten Flugzeugbauteilaufnahme (103), wobei die erste Flugzeugbauteilaufnahme zwei, drei, vier oder weitere Parallelkinematikeinrichtungen (109), insbesondere Hexapoden, aufweist, welche derart eingerichtet sind, dass ein an den Hexapoden angeordnetes erstes Flugzeugbauteil in sich und/oder zu externen Strukturen positionierbar ist.

Description

Fahrwagen zum Befördern und Positionieren eines
Flugzeugbauteils
[Ol] Die Erfindung betrifft einen Fahrwagen zum Befördern und Positionieren eines Flugzeugbauteils, insbesondere eines Rumpfteilsegments , mit einem Fahrgestell und einer an dem Fahrgestell angeordneten Flugzeugbauteilaufnahme.
[02] Bei der modernen Fertigung von Flugzeugen werden einzelne Bauteile in Serie gefertigt. Aufgrund der Größe von Flugzeugbauteilen lassen sich jedoch Serienproduktionen wie beispielsweise im Automobilbereich vorliegend schlecht realisieren. Klassische Fließbandtechniken werden aus diesem Grund nicht verwendet. Dennoch soll die Herstellung von einzelnen Flugzeugbauteilen wiederhohlgenau erfolgen und weiter automatisiert werden. Dies garantiert eine hohe Qualität und eine Erhöhung der Ausbringrate.
[03] Unterstützungssysteme zum Positionieren von Bauteilen wie beispielsweise Turbinen, sind beispielsweise aus der EP 1 378 448 AI bekannt. Dabei wird ein Hexapod zum Positionieren einer Flugzeugturbine an einem Flugzeugflügel offenbart. Zudem sind Versorgungsfahrzeuge für Flugzeuge aus der DE 38 35 519 C2 bekannt. Weiterhin ist in der EP 2 939 931 AI eine teilautomatisierte Fertigung von Flugzeugbauteilen offenbart.
[04] In der US 8,468,674 B2 ist eine Vorrichtung zur vorzugsweise automatisierten Versorgung einer Montagezone für Rumpfabschnitte eines Flugzeugs mit Strukturbauteilen in Mehrschalenbauweise offenbart.
[05] Aus der US 2012/0 011 693 AI ist ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zum Ausführen eines Produktionsprozesses bekannt.
[06] Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausführen eines Montagevorganges ist in der US 2017/0066044 AI beschrieben.
[07] In der US 2017/0239706 AI ist ein Verfahren zur Herstellung von einteiligen Strömungsflügeln offenbart.
[08] Die US 2018/0126447 AI offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verteilung von Betriebsmitteln.
[09] Aufgabe der Erfindung ist es des Stand der Technik zu verbessern .
[10] Gelöst wird die Aufgabe durch einen Fahrwagen zum Befördern und Positionieren eines Flugzeugbauteils, insbesondere eines Rumpfteilsegments , mit einem Fahrgestell und einer an dem Fahrgestell angeordneten ersten Flugzeugbauteilaufnahme, wobei die erste
Flugzeugbauteilaufnahme zwei, drei, vier oder weitere Parallelkinematikeinrichtungen, insbesondere Hexapoden, aufweist, welche derart eingerichtet sind, dass ein an den Hexapoden angeordnetes erstes Flugzeugbauteil in sich und/oder zu externen Strukturen positionierbar ist.
[11] Somit kann statt eines Fließbandes ein Fahrzeug verwendet werden, welches die Bauteile von einer Arbeitsstation zur nächsten Arbeitsstation befördert. Insbesondere kann ein derartiger Fahrwagen große Bauteile, welche beispielsweise mehrere Meter lang sind, in Bezug zu externen Strukturen positionieren.
[12] Aufgrund dessen, dass wenigstens zwei
Parallelkinematikeinrichtungen verwendet werden kann ein derartig großes Bauteil sowohl in seiner Position zu anderen externen Strukturen oder anderen Bauteilen positioniert als auch in sich in seiner Position, z.B. verwindet, werden. So kann beispielsweise eine Verwindung zum Ausgleich von Maßungenauigkeiten genutzt werden.
[13] Insbesondere für den Fall, dass mehrere Bauteile aneinander gefügt werden, können Toleranzen, welche sich beispielsweise im ungünstigsten Fall addieren würden, entsprechend ausgeglichen werden und ein Flugzeugbauteil hergestellt werden, welches den Toleranzanforderungen entspricht .
[14] Auch kann ein Ziehen, ein Stauchen und/oder ein Dehnen des Flugzeugbauteils durch die
Parallelkinematikeinrichtungen realisiert werden.
[15] Folgendes Begriffliche sei erläutert:
[16] Ein „Fahrwagen" ist ein Fahrzeug, welches insbesondere in einer Produktionshalle verwendet wird. Beispielsweise kann bei einem derartigen Fahrzeug die Fortbewegung mittels ungefederter einziehbarer Hartgummirollen erfolgen, da somit der Einfluss einer Federung auf die Positionierung des Flugzeugbauteils reduziert ist. Auch ein Verfahren auf Schienen und dergleichen ist realisierbar. [17] Dabei umfasst der Fahrwagen insbesondere einen Fahrgestell an dem insbesondere Hexapodaufnahmengestelle angeordnet sind. Sowohl der Fahrwagen als auch das Fahrgestell können schwenkbar ausgestaltet sein, sodass das Flugzeugbauteil unterschiedlich ausgerichtet sein kann. Insbesondere kann dabei das Flugzeugbauteil oder auch das Rumpfteilsegment von einer Position in eine andere Position geschwenkt werden. Dieses Schwenken kann insbesondere derart ausgelegt sein, dass Schwenkwinkel von beispielsweise 180° realisierbar sind, wobei insbesondere ein stufenweises Einstellen realisierbar ist. Dies kann bestimmte Arbeitsschritte erleichtern. Im Falle dass der Fahrwagen geschwenkt wird, erfolgt dies insbesondere in Bezug zu den Hartgummirollen. Zudem kann das Schwenken auch mittels eines Parallelkinematikeinrichtungaufnahmegestells realisiert werden.
[18] Unter einem „Befördern" eines Flugzeugbauteils ist insbesondere der Transport von einer Arbeitsstation zu einer weiteren Arbeitsstation umfasst. So können beispielsweise an einer Station in das Flugzeugbauteil automatisiert Spanten eingelegt werden, worauf nach Abschluss der Fahrwagen zu einer Fügestation fährt, an der die Spanten mittels Industrieroboter an das Flugzeugbauteil geschweißt werden.
[19] Das „Positionieren eines Flugzeugbauteils" umfasst zum einen das Positionieren des Flugzeugbauteils im Raum im Bezug zu anderen Strukturen aber auch ein Verdrillen, Verwinden, Beugen oder Biegen des Flugzeugbauteils in sich. Somit wird insbesondere mittels des Positionierens das Flugzeugbauteil entsprechend der geforderten
Maßgenauigkeiten in der Produktion von Flugzeugteilen oder Flugzeugen angeordnet. Das Positionieren kann unter Mitwirkung von mechanischen Bauteilen wie beispielsweise Anschlägen oder Zentrierzapfen und dergleichen erfolgen. Dabei kann beispielsweise eine Zentrieraufnahme, welche an einem Flugzeugbauteil angeordnet ist, verfahrenstechnisch nachgelagert abgetrennt werden, sodass die Zentrieraufnahme keine Schwächung der Struktur realisiert.
[20] Ein „Flugzeugbauteil" ist insbesondere ein Rumpfteilsegment und umfasst insbesondere auch Flugzeuganbauteile und Teilkomponenten wie Höhenleitwerke oder auch Seitenleitwerke.
[21] Ein „Rumpfteilsegment" ist insbesondere ein segmentierter Teil eines Teilrumpfes. Üblicherweise werden sechs dieser Teile zusammengefügt, sodass sich ein vollständig geschlossener Teilrumpf ergibt.
[22] Das „Fahrgestell" bietet eine Plattform, an der beispielsweise die Räder des Fahrwagens und auch die Flugzeugbauteilaufnahme befestigt sind.
[23] Die „erste Flugzeugbauteilaufnahme", sowie später genannte weitere Flugzeugbauteilaufnahmen, sind insbesondere Halterungen oder Gestelle, welche ein Flugzeugbauteil und insbesondere ein Rumpfteilsegment aufnehmen. Diese erste Flugzeugbauteilaufnahme sowie auch die später genannten weiteren Flugzeugbauteilaufnahmen, können sowohl seitlich, bodenseitig und/oder deckenseitig angeordnet sein. Insbesondere kann dies über ein Schwenken, beispielsweise durch Schwenken des Fahrgestells oder des Fahrwagens realisiert werden. So kann beispielsweise eine Flugzeugrumpfhalbschale, welche in einer seitlichen Position gefertigt wurde, geschwenkt werden, sodass anschließend mittels eines Deckenkrans von oben eine korrespondierende Flugzeugrumpfhalbschale aufgesetzt werden kann. Das Ausrichten und Positionieren dieser Flugzeugrumpfhalbschalen kann dann wiederum durch die Parallelkinematikeinrichtungen erfolgen .
[24] Mittels der an der Flugzeugbauteilaufnahme angeordneten „Parallelkinematikeinrichtung" erfolgt das eigentliche (End- ) Positionieren und somit die Feinjustage des in der Flugzeugbauteilaufnahme angeordneten Flugzeugbauteils. Bei der Parallelkinematikeinrichtung handelt es sich insbesondere um einen „Hexapod" . Ein Hexapod ist eine spezielle Form einer
Parallelkinematikmaschine, welche über sechs Beine veränderbarer Länge verfügt. Die typische Konstruktion eines derartigen Hexapodes ermöglicht eine Bewegung in allen sechs Freiheitsgraden (3 translatorische sowie 3 rotatorische) . Durch die parallele Anordnung der Antriebe besitzen Hexapode verglichen mit seriellen Robotern ein besseres Verhältnis von Nutzlast zu Eigengewicht. Zudem können diese mittels einer entsprechenden Steuerung oder Regelung dezidiert eingestellt werden, sodass dem Flugzeugbauteil die entsprechende Position aufgeprägt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Fahrwagen zweite Flugzeugbauteilaufnahme und/oder eine dritte Flugzeugbauteilaufnahme und/oder weitere
Flugzeugbauteilaufnahmen auf, wobei die zweite Flugzeugbauteilaufnahme und/oder die dritte
Flugzeugbauteilaufnahme und/oder die weiteren
Flugzeugbauteilaufnahmen jeweils zwei, drei, vier oder weitere Parallelkinematikeinrichtungen, insbesondere
Hexapoden, aufweist oder aufweisen, welche jeweils derart eingerichtet sind, dass ein an den
Parallelkinematikeinrichtungen angeordnetes zweites
Flugzeugbauteil, drittes Flugzeugbauteil oder angeordnete weitere Flugzeugbauteile in sich und/oder zu externen Strukturen positionierbar ist oder sind.
[26] So können vorteilhafterweise mit einem Fahrwagen mehrere Flugzeugbauteile auf einmal bearbeitet werden. So kann in jede dieser Flugzeugbauteilaufnahmen in einer Station (beispielsweise zum Einlegen von Spanten) und in weiteren Stationen (Fügen der Spanten in das Flugzeugbauteil) eine Bearbeitung erfolgen. Allgemein können Flugzeugbauteile gefügt werden, wobei bei diesem Fügen ein Schweißen (z.B. Reibschweißen,
Rotationsreibschweißen, Orbitalreibschweißen und
Rührreibschweißen) , ein Kleben, ein Falzen und ein Nieten oder weiteres endfestes oder lösbares Verbinden umfasst ist .
[27] Besonders vorteilhaft in einer derartigen
Ausgestaltung ist, dass mehrere Flugzeugbauteile, welche sich jeweils in einer der Flugzeugbauteilaufnahmen befinden, zu einem größeren Flugzeugbauteil zusammengefügt werden. So können beispielsweise drei gleichgroße Rumpfteilsegmente derart zueinander positioniert und angeordnet werden, dass diese ein Halbrumpfsegment bilden. In dieser Anordnung kann der Fahrwagen wiederum zur Fügestation fahren, wobei dort die Bauteile miteinander verbunden werden. Das „Fahren" umfasst auch ein geführtes lineares Verfahren auf Schienen, wobei, einem Fließband ähnlich, hintereinander angeordnete Stationen angefahren werden können.
[28] Auch kann in einer Ausführungsform der Fahrwagen eine Festflugzeugbauteilaufnahme oder mehrere
Festflugzeugbauteilaufnahmen aufweisen. Diese kann oder können insbesondere ein Flugzeugbauteil aufnehmen und „fest" im Raum positionieren. Zusätzliche Flugzeugbauteile, welche mit diesem „fest" angeordneten Flugzeugbauteil zu verbinden sind, können mittels der
Parallelkinematikeinrichtungen zu diesem „fest" angeordneten Flugzeugbauteil angeordnet/positioniert werden .
[29] In einer weiteren Ausführungsform ist der Fahrwagen derart eingerichtet, dass das Positionieren mittels einer Regelung und/oder Iteration erfolgt, wobei insbesondere eine Positionsbestimmung eines Flugzeugbauteils oder mehrerer Flugzeugbauteile optisch und/oder mechanisch erfolgt .
[30] Dadurch können Toleranzen beispielsweise der Parallelkinematikeinrichtungen und/oder der Bauteile ausgeglichen werden. So können Messpunkte, Markierungen, Reflektoren am Bauteil angeordnet sein, welche mittels Kamera oder Laserabtastung im Raum bestimmt werden. Bei der Regelung erfolgt dies quasi kontinuierlich während bei einem iterativen Vorgehen, ein erstes Positionieren mit anschließendem Bestimmen der Position im Raum und erneutem Positionieren und so weiter durchgeführt wird. Somit ist beim iterativen Verfahren ein Näherungsverfahren gegeben, bei dem sehr genaue Positionierung realisierbar ist.
[31]
[32] Um ein Flugzeugbauteil mit den
Parallelkinematikeinrichtungen zu verbinden und entsprechend wieder zu lösen können die
Parallelkinematikeinrichtungen reversibel lösbare
Befestigungseinheiten, insbesondere Saugnäpfe, aufweisen.
[33] Ein „Saugnapf" ist dabei ein napfförmiges Gebilde meist aus elastischem Material, welches durch einen Unterdruck an eine glatte Fläche gepresst wird. Hierzu wird insbesondere beim Anbringen ein Hohlraum, vom elastischen Material umschlossen, eingedrückt und die zuvor enthaltene Luft beispielsweise durch das Erzeugen eines Vakuums verdrängt. Der dadurch erzeugte Druck des umgebenden Mediums auf den Hohlkörper übt eine Kraft aus. Insbesondere ist die erreichbare Saugkraft proportional zur Druckdifferenz, sodass das napfformige Gebilde entsprechend den Anforderungen ausgelegt wird.
[34] In einer Ausführungsform weist der Fahrwagen einziehbare Rollen auf. Insbesondere können dabei ungefederte Hartgummirollen eingesetzt werden. Diese können mittels Antrieb dem Fahrwagen eine Bewegung aufprägen. Unter einziehbar wird vorliegend auch wegklappbar verstanden. Wesentlich dabei ist, dass die Räder keinen Kontakt mit dem Boden ausbilden.
[35] Um in dieser Ausprägung einen sicheren und stabilen Stand des Fahrwagens zu realisieren, kann der Fahrwagen Ständereinrichtungen aufweisen und der Fahrwagen derart ausgestaltet sein, dass bei eingezogenen Rollen der Fahrwagen ortsfest auf den Ständereinrichtungen steht. Die Ständereinrichtungen können beispielsweise durch hohle Holme realisiert sein in welche mittig die Rollen eingezogen werden.
[36] Weiterhin kann ein vorliegender Fahrwagen in einer automatisierten Produktionsline dadurch verwendet werden, dass der Fahrwagen ein autonomes Navigationssystem aufweist, welches zusammen mit dem Fahrwagen derart eingerichtet ist, dass ein autonomer Fahrwagen realisiert ist .
[37] Falls ein derartiges Navigationssystem
Navigationsdaten eines Indoor-Navigationssystems verwendet, kann der Fahrwagen auf einige Millimeter genau verfahren werden .
[38] Somit erfolgt eine erste grobe Positionierung insbesondere mittels dieses Navigationssystems, während dann insbesondere zur Feinjustage und somit zum Positionieren die Parallelkinematikeinrichtungen der Flugzeugbauteilaufnahmen verwendet werden. [39] „Indoor-Navigationssysteme" können beispielsweise auf einer W-LAN-Technologie basieren. Auch kann die Information mehrerer unterschiedlicher Navigationstechniken zur Erhöhung der der Genauigkeit verwendet werden. [40] In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Flugzeugbauteilaufnahme, die zweite
Flugzeugbauteilaufnahme, die dritte Flugzeugbauteilaufnahme und/oder die weiteren Flugzeugbauteilaufnahmen eine Positionierungssensorik auf, wobei mittels der Positionierungssensorik die Parallelkinematikeinrichtungen gesteuert und/oder geregelt werden.
[41] Somit kann insbesondere ein Anordnen des Flugzeugbauteils an eine Struktur oder an ein anderes Flugzeugbauteil maßgenau erfolgen. Derartige Positionierungssensoriken können beispielsweise optische Sensoren sein, wie beispielsweise stereoskopische Kameras oder Laserabtasteinrichtungen, welche beispielsweise Positionsmarken abfragen und somit den räumlichen Abstand zu der externen Struktur oder den anderen Flugzeugbauteilen ermitteln.
[42] Sofern eine Regelung und/oder Steuerung vorgesehen ist, kann mittels dieser gemäß des Abstands ein weiteres Positionieren gesteuert oder geregelt erfolgen. Bei einer Regelung erfolgt insbesondere eine Rückkopplung eines Messwertes.
[43] Die Positionierungssensorik kann auch andere Technologien, wie beispielsweise Ultraschalltechnologien oder Radartechnologien einsetzen, wobei im Wesentlichen Raumdaten bzw. Positionsdaten ermittelt werden. Insbesondere kann auch die Positionierungssensorik die Navigationsdaten eines Indoor-Navigationssystems verwenden.
[44] Um insbesondere bei hochautomatisierten
Produktionslinien größtmögliche Sicherheit insbesondere für Menschen zu gewährleisten, welche sich in der Produktionshalle bewegen, kann der Fahrwagen eine Ob ekterkennungseinrichtung aufweisen. Dabei kann ein ( Steuer ) Rechner auch derart eingerichtet sein, dass Bauteilausdehnungen beispielsweise des Flugzeugbauteils berücksichtigt werden. Hierzu können beispielsweise Bauteildaten der Konstruktion des Flugzeugbauteils und mögliche Toleranzen beim Ausweichen des Fahrwagens berücksichtigt werden.
[45] Diese Ob ekterkennungseinrichtung kann beispielsweise mittels Radar oder Ultraschall erfolgen. Beispielsweise sind derartige Techniken bei Parksensoren aus PKWs bekannt. Vorliegend können jedoch auch Kamerasysteme und dergleichen eingesetzt werden. In jedem Fall sorgt eine Auswerteelektronik, wobei diese auch computerimplementiert sein kann, dafür, dass in derartigen Fällen der Fahrwagen hält oder entsprechend dem Objekt ausweicht.
[46] Um beispielsweise Bauteile wie Spanten am Flugzeugbauteil oder zueinander zu fixieren oder zu fügen, kann an dem Fahrwagen ein Roboter, insbesondere ein Fügeroboter angeordnet sein, sodass ein Arretieren oder ein Fügen realisierbar ist. [47] In einer weiteren Ausführungsform ist dem Fahrwagen eine Dockingstation zugeordnet, sodass der Fahrwagen mit elektrischer und/oder pneumatischer Energie versorgbar ist.
[48] Dadurch können Energiespeicher des Fahrwagens nach einem Anfahren der Dockingstation wieder aufgefüllt werden. Dabei dient die elektrische Energie beispielsweise der Versorgung des Antriebs und der elektrischen Einrichtungen und pneumatische Energie (Druckluft) dem Betätigen der Saugnäpfe . [49] Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung eines
Fahrwagen mit drei Bauteilaufnahmen in einer dreidimensionalen Ansicht, Figur 2 eine schematische Darstellung des
Fahrwagens aus Figur 1 in einer Seitenansicht ,
Figur 3 den Fahrwagen aus Figur 1 mit einem ersten Flugzeugrumpfteilsegment und Figur 4 gegenüberliegende Fahrwagen, welche jeweils drei zu einem
Flugzeugrumpfhalbsegment zusammengefügten Flugzeugrumpfteilsegmente aufweisen
[50] Ein Fahrwagen 101 weist ein Fahrgestell 102 und bodenseitig angeordnete ungefederte Hartgummireifen (nicht dargestellt) auf. An dem Fahrgestell 102 sind Hexapodaufnahmegestelle 113 angeordnet. Diese
Hexapodenaufnahmegestelle sind in einer Alternativen schwenkbar ausgestaltet, sodass mittels eines Stellmotors Flugzeugrumpfteilsegmente geschwenkt werden können. Die Anordnung der Hexapodaufnahmegestelle ist derart ausgelegt, dass seitlich zum Fahrwagen 101 Flugzeugrumpfteilsegmente und insbesondere ein Flugzeugrumpfhalbsegment anbringbar sind .
[51] An dem Hexapodaufnahmegestell sind in drei Reihen jeweils drei nebeneinander angeordnete Hexapode angebracht. Drei nebeneinander angeordnete Hexapode bilden dabei eine erste Bauteilaufnahme 103, eine zweite Bauteilaufnahme 105 und eine dritte Bauteilaufnahme 107. An jedem der Hexapoden 109 sind drei Saugnäpfe 111 angeordnet.
[52] In einer Alternativen sind die Hexapoden der zweiten Bauteilaufnahme 105 durch feststehende an dem Hexapodaufnahmegestell 113 angeordnete Saugnäpfe 111 ersetzt. In diesem Fall positionieren die erste Bauteilaufnahme 103 und die zweite Bauteilaufnahme 107 mittels der Hexapoden 109 an diesen angeordnete Flugzeugrumpfteilsegmente im Bezug zu einem an dem zweiten Bauteilaufnahme fest angeordneten Flugzeugrumpfteilsegment (331). Somit können beispielsweise Kosten eingespart werden .
[53] Vorliegend soll die zweite Bauteilaufnahme 105 ein erstes Flugzeugrumpfteilsegment 331 mittels der Saugnäpfe 111 aufgenommen haben. Zusätzlich werden die erste Bauteilaufnahme 103 und die dritte Bauteilaufnahme 107 ebenfalls mit Flugzeugrumpfteilsegmenten versehen.
[54] An den jeweiligen Flugzeugrumpfteilsegmenten sind Positionierungsmarken angeordnet, welche optisch abgefragt werden. Die drei Flugzeugrumpfteilsegmente werden mittels einer Auswertung der Positionierungsmarken zueinander derart angeordnet, dass sich ein Flugzeugrumpfhalbsegment 337 bildet. Dieses Flugzeugrumpfhalbsegment wird mittels des Fahrwagens 101 in eine Spantenstation (nicht dargestellt) verfahren. Alternativ oder ergänzend weißt der Fahrwagen 101 x-y-Zentrierzapfen 115 auf, welche mit zugeordneten Löchern (nicht dargestellt) der
Flugzeugrumpfteilsegmente 331, 333, 335 korrespondieren. Dies unterstützt in dieser Ausführungsform das Positionieren .
[55] In dieser Station werden Spanten, Stringer und andere Komponenten mittels Roboter in die
Flugzeugrumpfhalbsegmente eingebracht und spanende Schritte (Bohren) roboterunterstützt erfolgen. Anschließend verfährt der Fahrwagen 101 mit dem Flugzeugrumpfhalbsegment und den eingebrachten Spanten, Stringer und den anderen Komponenten zur Fügestation, wo Schweißroboter, Nietroboter und Automaten die Spanten, Stringer und anderen Komponenten mittels Schweißen, Kleben und Nieten zueinander und mit den Flugzeugrumpfteilsegmente zusammenfügen. Fügeroboter fixieren?
[56] Zwei Fahrwagen sollen vorliegend jeweils nun ein derartiges Flugzeugrumpfhalbsegment aufweisen (siehe Figur 4) nun werden die beiden Fahrwagen zueinander positioniert, sodass durch ein Heranfahren die beiden
Flugzeugrumpfhalbsegmente zueinander gebracht werden. Anschließend werden mittels der Hexapoden 109 etwaige Bauteiltoleranzen durch Positionieren ausgeglichen, sodass sich ein maßgenauer Flugzeugteilrumpf bildet. Dabei werden die Flugzeugrumpfhalbsegmente mit einem Kamerasystem im Raum vermessen. Zusätzlich erfolgt eine Laservermessung, wobei an den Flugzeugrumpfhalbsegmenten Markierungen angeordnet sind. Sollte das Positionieren noch nicht optimal sein, um geforderte Toleranzen einzuhalten, erfolgt ein erneutes Positionieren und anschließendes Vermessen. Dies wird solange wiederholt, bis die gewünschte Bauteilqualität gegeben ist.
[57] Anschließend werden in der Station nach dem Positionieren die Flugzeugrumpfhalbsegmente zusammengefügt.
Bezugs zeichenliste
101 Fahrwagen
102 Fahrgestell
103 erste Bauteilaufnahme
105 zweite Bauteilaufnahme
107 dritte Bauteilaufnahme
109 Hexapod
111 Saugnäpfe
113 Hexapodaufnahmegestell
115 Zentrier zapfen
331 erstes Flugzeugrumpfteilsegment
333 zweites Flugzeugrumpfteilsegment
335 drittes Flugzeugrumpfteilsegment
337 Flugzeugrumpfhalbsegment

Claims

Ansprüche :
Fahrwagen (101) zum Befördern und Positionieren eines Flugzeugbauteils (331), insbesondere eines
Rumpfteilsegments , mit einem Fahrgestell (102) und einer an dem Fahrgestell angeordneten ersten
Flugzeugbauteilaufnahme (103), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flugzeugbauteilaufnahme zwei, drei, vier oder weitere Parallelkinematikeinrichtungen (109), insbesondere Hexapoden, aufweist, welche derart eingerichtet sind, dass ein an den Hexapoden angeordnetes erstes Flugzeugbauteil in sich und/oder zu externen Strukturen positionierbar ist.
Fahrwagen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Flugzeugbauteilaufnahme (105) und/oder eine dritte Flugzeugbauteilaufnahme (107) und/oder weitere
Flugzeugbauteilaufnahmen, wobei die zweite
Flugzeugbauteilaufnahme und/oder die dritte
Flugzeugbauteilaufnahme und/oder die weiteren
Flugzeugbauteilaufnahmen jeweils zwei, drei, vier oder weitere Parallelkinematikeinrichtungen, insbesondere Hexapoden, aufweist oder aufweisen, welche jeweils derart eingerichtet sind, dass ein an den
Parallelkinematikeinrichtungen angeordnetes zweites
Flugzeugbauteil (333), drittes Flugzeugbauteil (335) oder angeordnete weitere Flugzeugbauteile in sich und/oder zu externen Strukturen positionierbar ist oder sind.
Fahrwagen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Struktur eines der anderen Flugzeugbauteile ist, sodass insbesondere aus drei Rumpfteilsegmente durch das Positionieren der drei Rumpfteilsegmente ein halbkreisförmiges Rumpfsegment herstellbar ist. Fahrwagen nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Festflugzeugbauteilaufnahme oder mehrere Festflugzeugbauteilaufnahmen.
Fahrwagen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwagen derart eingerichtet ist, dass das Positionieren mittels einer Regelung und/oder Iteration erfolgt, wobei insbesondere eine Positionsbestimmung eines Flugzeugbauteils oder mehrerer Flugzeugbauteile optisch und/oder mechanisch erfolgt.
Fahrwagen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelkinematikeinrichtungen und/oder die Festflugzeugbauteilaufnahmen reversibel lösbare Befestigungseinheiten (111), insbesondere Saugnäpfe, aufweisen.
Fahrwagen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwagen einziehbare Rollen aufweist .
Fahrwagen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwagen Ständereinrichtungen aufweist und der Fahrwagen derart ausgestaltet ist, dass bei eingezogenen Rollen der Fahrwagen ortsfest auf den
Ständereinrichtungen steht.
Fahrwagen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwagen ein autonomes Navigationssystem aufweist, welches zusammen mit dem Fahrwagen derart eingerichtet ist, dass ein autonomer Fahrwagen realisiert ist.
Fahrwagen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Navigationssystem derart eingerichtet ist, dass das Navigationssystem Navigationsdaten eines Indoor- Navigationssystems verwendet.
11. Fahrwagen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flugzeugbauteilaufnahme, die zweite Flugzeugbauteilaufnahme, die dritte Flugzeugbauteilaufnahme und/oder die weiteren Flugzeugbauteilaufnahmen eine Positionierungssensorik aufweist oder aufweisen, wobei mittels der Positionierungssensorik die Parallelkinematikeinrichtungen gesteuert und/oder geregelt werden.
12. Fahrwagen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungssensorik derart eingerichtet ist, dass die Positionierungssensorik Navigationsdaten des Indoor- Navigationssystems verwendet.
13. Fahrwagen nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ob ekterkennungseinrichtung, welche derart eingerichtet ist, dass bei einer Fahrt auf der Fahrstrecke befindliche Objekte oder Menschen erkannt werden .
14. Fahrwagen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Fahrwagen ein Roboter, insbesondere ein Fügeroboter angeordnet ist, sodass ein Arretieren oder ein Fügen realisierbar ist.
15. Fahrwagen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrwagen eine Dockingstation zugeordnet ist, sodass der Fahrwagen mit elektrischer und/oder pneumatischer Energie versorgbar ist.
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